(57)【要約】【課題】金属化フィルムコンデンサの耐湿性能を向上させる。【解決手段】片面に金属層を有する片面金属化誘電体フィルムを順次重ねるか、または両面に金属層を有する両面金属化誘電体フィルム２と非金属化誘電体フィルム３を順次重ねて巻回または積層してコンデンサ素子を形成した金属化フィルムコンデンサであって、金属化誘電体フィルム２の金属層表面に反応性シリコーン８を形成した。これにより、外部からの結露した水分により蒸着電極の電気化学反応の進行を抑制でき、耐湿性能を高めることができ、従来のように外装樹脂厚を増す必要がないので小型化できる。また、金属化誘電体フィルム２と非金属化誘電体フィルム３の少なくとも一方の誘電体フィルムに反応性シリコーン８を塗布しながら巻回または積層することにより、従来の生産設備を活かし生産実績がある誘電体フィルムにより設計が可能である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面に金属層を有する片面金属化誘電体フィルムを順次重ねるか、または両面に金属層を有する両面金属化誘電体フィルムと非金属化誘電体フィルムを順次重ねて巻回または積層してコンデンサ素子を形成した金属化フィルムコンデンサであって、前記金属化誘電体フィルムの前記金属層表面に反応性シリコーンを形成したことを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
片面金属化誘電体フィルムを順次重ねるか、または両面金属化誘電体フィルムと非金属化誘電体フィルムを順次重ねて巻回または積層してコンデンサ素子を形成する際、前記金属化誘電体フィルムと前記非金属化誘電体フィルムの少なくとも一方の誘電体フィルムに反応性シリコーンを塗布しながら巻回または積層することを特徴とする金属化フィルムコンデンサの製造方法。
【請求項３】
片面金属化誘電体フィルムを順次重ねるか、または両面金属化誘電体フィルムと非金属化誘電体フィルムを順次重ねて巻回または積層してコンデンサ素子を形成する手段を備えた金属化フィルムコンデンサの製造装置であって、巻回または積層する前の状態の前記金属化誘電体フィルムと前記非金属化誘電体フィルムの少なくとも一方の誘電体フィルムに反応性シリコーンを塗布する塗布手段を設けたことを特徴とする金属化フィルムコンデンサの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高耐湿性が要求される電子・電気機器に使用される金属化フィルムコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、屋外仕様の電子・電気機器が増加し、高信頼性に伴う要求は極めて高くとりわけ耐湿性向上の要求に関して厳しい環境下での耐湿性保証の要求が増えて来ている。
【０００３】
以下、図４を参照しながら、従来の金属化フィルムコンデンサについて説明する。
【０００４】
コンデンサ素子は誘電体フィルム１の両面に真空蒸着法により金属層（電極）２ａを形成させた金属化フィルム２と別の誘電体フィルム３とを重ね合わせて巻回したものからなり、電極２ａの周辺部には電気的接続のためにメタリコン４を設け、端子５により電極２ａが引き出され、使用機器回路に接続できる構造となっている。この素子は外装ケース６内に収納された充填樹脂７で封入されている。充填樹脂７としては、エポキシ樹脂及びウレタン樹脂が一般的に用いられている。これによって外装ケース６から絶縁されるとともに外気から遮断されている。尚、金属化フィルム２は誘電体フィルム１の両面に金属蒸着する場合と片面のみに金属蒸着する場合とがあり、後者の場合は別の片面金属化フィルムとともに巻回してコンデンサ素子となる。
【０００５】
一般的に誘電体フィルムとしては汎用性があり経済性や絶縁性能等の理由により誘電率２から３．１の範囲にあるポリプロピレンフィルム（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレートフィルム（ＰＥＮ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）またはポリエチレン（ＰＥ）等が単独または２種類のフィルムを組み合わせて使用されている。
【０００６】
耐湿性低下のメカニズムとして、メタリコン４は非常にポーラスな構造物であるために水分が浸透しやすい傾向にあり金属化フィルムコンデンサは、蒸着金属層（電極）２ａに誘電体フィルム１を介して電圧を印加され、外部から侵入した水分により金属化フィルムコンデンサは、薄い蒸着金属層（電極）２ａが電気化学的反応により溶出し、静電容量値の低下をきたし、コンデンサの機能を失うこととなる。このように従来の構造のフィルムコンデンサでは、より厳しい耐湿性能を保証することは難しく、外装充填樹脂７を水分の透過しにくいエポキシ樹脂及びウレタン樹脂にして、素子の廻りの樹脂層の厚みを増し外装したりして対応しているのが一般的である（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１８２８６３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、耐湿特性を向上できない理由は、エポキシ樹脂及びウレタン樹脂などの充填材料７とコンデンサ素子内部の蒸着金属層（電極）２ａとの界面に、外部からの水分が結露し、その結露の水分により蒸着金属層（電極）２ａが電気的化学反応により溶出し、静電容量値の低下をきたす現象にいたることを見出した。
【０００９】
したがって、この発明の目的は、上記従来の課題を解決するもので、耐湿性能に優れた金属化フィルムコンデンサおよびその製造方法および製造装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためにこの発明の請求項１記載の金属化フィルムコンデンサは、片面に金属層を有する片面金属化誘電体フィルムを順次重ねるか、または両面に金属層を有する両面金属化誘電体フィルムと非金属化誘電体フィルムを順次重ねて巻回または積層してコンデンサ素子を形成した金属化フィルムコンデンサであって、前記金属化誘電体フィルムの前記金属層表面に反応性シリコーンを形成した。
【００１１】
このように、金属化誘電体フィルムの金属層表面に反応性シリコーンを形成したので、外部からの結露した水分により蒸着電極の電気化学反応の進行を抑制でき、耐湿性能を高めることができる。また、従来のように耐湿性能を保持するために外装樹脂厚を増す必要がないので小型化できる。
【００１２】
請求項２記載の金属化フィルムコンデンサの製造方法は、片面金属化誘電体フィルムを順次重ねるか、または両面金属化誘電体フィルムと非金属化誘電体フィルムを順次重ねて巻回または積層してコンデンサ素子を形成する際、前記金属化誘電体フィルムと前記非金属化誘電体フィルムの少なくとも一方の誘電体フィルムに反応性シリコーンを塗布しながら巻回または積層する。
【００１３】
このように、金属化誘電体フィルムと非金属化誘電体フィルムの少なくとも一方の誘電体フィルムに反応性シリコーンを塗布しながら巻回または積層するので、請求項１と同様に耐湿性能に優れたフィルムコンデンサが得られるとともに、従来の生産設備を活かし生産実績がある誘電体フィルムにより設計が可能であり、生産性、経済性に優れた作用効果を有する。
【００１４】
請求項３記載の金属化フィルムコンデンサの製造装置は、片面金属化誘電体フィルムを順次重ねるか、または両面金属化誘電体フィルムと非金属化誘電体フィルムを順次重ねて巻回または積層してコンデンサ素子を形成する手段を備えた金属化フィルムコンデンサの製造装置であって、巻回または積層する前の状態の前記金属化誘電体フィルムと前記非金属化誘電体フィルムの少なくとも一方の誘電体フィルムに反応性シリコーンを塗布する塗布手段を設けた。
【００１５】
このように、巻回または積層する前の状態の金属化誘電体フィルムと非金属化誘電体フィルムの少なくとも一方の誘電体フィルムに反応性シリコーンを塗布する塗布手段を設けたので、請求項１と同様に耐湿性能に優れたフィルムコンデンサが得られる。また、金属化誘電体フィルムの製造装置である蒸着装置の巻取り系または、金属化誘電体フィルム及び非金属化誘電体フィルムをコンデンサ素子設計により適正なフィルム幅に切断するフィルム切断機の巻取り系あるいは、コンデンサ素子を巻回または積層する素子巻取り機に塗布手段を追加するだけでよく、従来の生産実績がある誘電体フィルムにより設計が可能であり、生産性があり経済性の点で効果がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態の金属化フィルムコンデンサの構造断面図である。
【００１７】
図１に示すように、誘電体フィルム１の両面が金属化された金属化誘電体フィルム２の金属層（電極）２ａ表面の電極部内に反応性シリコーン８が形成され、非金属化誘電体フィルム３と重ねて巻回または積層されてコンデンサ素子が構成されている。そのコンデンサ素子が外装ケース６内に収納され樹脂７が充填されて金属化フィルムコンデンサとなる。また、片面のみ金属化された金属化誘電体フィルムを用いる場合には、非金属化誘電体フィルム３は必要なく、片面金属化フィルム２枚を巻回または積層したコンデンサとする。いずれの場合も金属化フィルムコンデンサ素子の金属層２ａ表面の電極部内は反応性シリコーン８が塗布された構造となっている。
【００１８】
コンデンサ素子は、金属化誘電体フィルム２の金属層表面の電極内に反応性シリコーン液が塗布されている他の構成は従来例と同じで、図１に示したように外装ケース６内に充填樹脂７によって封入され電極引き出しのための端子５が設けられられる。
【００１９】
次に本発明の実施の形態の製造方法及び製造装置について説明する。図２は本発明の実施形態の製造装置の基本構成図である。
【００２０】
この製造装置は、片面金属化誘電体フィルムを順次重ねるか、両面金属化誘電体フィルムと非金属化誘電体フィルムを順次重ねて巻回または積層してコンデンサ素子を形成する手段を備え、巻回または積層する前の状態の金属化誘電体フィルムと非金属化誘電体フィルムの少なくとも一方の誘電体フィルムに反応性シリコーンを塗布する塗布手段を設けている。
【００２１】
この場合、図２に示したように、両面に金属層（電極）を有する金属化誘電体フィルム２はフリー回転ローラ１１を通過し、塗布手段としてゴムライニング回転ローラ１２と塗布ローラ１３の間を通過する。塗布ローラ１３の一部は塗布液受皿１４内の反応性シリコーン液１５中に浸されており、ローラ表面に付着した反応性シリコーン液１５は塗布ローラ１３の回転とともに金属化誘電体フィルムの金属層表面に付着する。同様に非金属化誘電体フィルム３を用意しこの非金属化誘電体フィルム３も反応性シリコーン液１５が塗布される。反応性シリコーン液１５をそれぞれの片面に塗布された金属化誘電体フィルム２と非金属化誘電体フィルム３とは同一の巻芯軸によって重ね合せて巻回または積層されコンデンサ素子が形成される。塗布液量を制御するためにブレード１６によって塗布ローラ１３上の塗布反応性シリコーン液１５を拭き落とす。または他の例として、図３に示すように塗布ローラ１３とゴムライニングローラ１２との間にオフセットローラ１７を設けて塗布量を制御する。
【００２２】
本実施形態によれば、金属化誘電体フィルムの製造装置である蒸着装置の巻取り系または、金属化誘電体フィルム及び非金属化誘電体フィルムをコンデンサ素子設計により適正なフィルム幅に切断するフィルム切断機の巻取り系あるいは、コンデンサ素子を巻回または積層する素子巻取り機に図２または図３で示す装置を追加するだけでよく、従来の生産実績がある誘電体フィルムにより設計が可能であり、生産性があり経済性の点で効果がある。
【００２３】
【実施例】
次に本発明の実施例について説明する。
【００２４】
図１の構成と同様である厚さ５μｍの両面金属化誘電体ポリプロピレンフィルム２と、厚さ５μｍの非金属化誘電体ポリプロピレンフィルム３の表面に、反応性シリコーン８とを塗布し巻回してコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子を外装ケース６内の樹脂７に封入して静電容量３μＦのコンデンサ試料を製作する。更に同時に比較のために、従来例である図４の反応性シリコーン液を塗布しない厚さ５μｍの両面金属化ポリプロピレンフィルム２と厚さ５μｍの非金属化ポリプロピレンフィルム３を、前記本発明品の反応性シリコーン液を塗布した試料と同じ電極長の長さを巻回したコンデンサ素子を形成し、同様のコンデンサ素子を製作して耐湿性試験を比較評価した。試験条件として温度８５℃、湿度８５％雰囲気でＤＣ１０００Ｖ印加の耐湿負荷試験を行ない各ｎ＝１０個の試料の平均静電容量変化率：ΔＣ／Ｃが−５％に到達した時間を表１に示した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
この耐湿負荷試験結果からも明らかなように、従来例に比べ本発明品であれば耐湿性能が大幅に向上していることが分る。
【００２７】
すなわち本発明品の反応性シリコーン液は、透湿性が良好であり撥水性能が優れているため水分の侵入に対し著しい効果がある。本発明品により従来品より耐湿性能が増したことにより、従来のように外装樹脂厚を増し耐湿性能を増す必要がなくなり小型化されたフィルムのコンデンサ設計を有することができることとなる。
【００２８】
反応性シリコーン液としては、次の一般式で表される骨格を持つ化合物を挙げることができる。
【００２９】
―（Ｓｉ（Ｒ１）（Ｒ２）Ｏ）ｎ―
但し、ｎは２以上の整数、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜１０の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキル基であることができる。また反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサンとともにジメチルポリシロキサンのような架橋反応を起こさない安定なオルガノシリコン化合物をバインダーに混合してもよい。
【００３０】
また本実施例として、誘電体フィルムとしてポリプロピレンフィルム（ＰＰ）についてのみ記載したが、他ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレートフィルム（ＰＥＮ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）またはポリエチレン（ＰＥ）等あるいはこれらの混合物や共重合物による誘電体フィルムに本発明の反応性シリコーン液が構成されるものでも耐湿性能の向上が得られる。反応性シリコーン液が塗布されたフィルムを単独または２種類の組み合わせの構成でコンデンサ素子を形成しても同様の効果が得られる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明の請求項１記載の金属化フィルムコンデンサによれば、金属化誘電体フィルムの金属層表面に反応性シリコーンを形成したので、外部からの結露した水分により蒸着電極の電気化学反応の進行を抑制でき、耐湿性能を高めることができる。また、従来のように耐湿性能を保持するために外装樹脂厚を増す必要がないので小型化できる。
【００３２】
この発明の請求項２記載の金属化フィルムコンデンサの製造方法によれば、金属化誘電体フィルムと非金属化誘電体フィルムの少なくとも一方の誘電体フィルムに反応性シリコーンを塗布しながら巻回または積層するので、請求項１と同様に耐湿性能に優れたフィルムコンデンサが得られるとともに、従来の生産設備を活かし生産実績がある誘電体フィルムにより設計が可能であり、生産性、経済性に優れた作用効果を有する。
【００３３】
この発明の請求項３記載の金属化フィルムコンデンサの製造装置によれば、巻回または積層する前の状態の金属化誘電体フィルムと非金属化誘電体フィルムの少なくとも一方の誘電体フィルムに反応性シリコーンを塗布する塗布手段を設けたので、請求項１と同様に耐湿性能に優れたフィルムコンデンサが得られる。また、金属化誘電体フィルムの製造装置である蒸着装置の巻取り系または、金属化誘電体フィルム及び非金属化誘電体フィルムをコンデンサ素子設計により適正なフィルム幅に切断するフィルム切断機の巻取り系あるいは、コンデンサ素子を巻回または積層する素子巻取り機に塗布手段を追加するだけでよく、従来の生産実績がある誘電体フィルムにより設計が可能であり、生産性があり経済性の点で効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の金属化フィルムコンデンサの構造断面図である。
【図２】本発明の実施形態の製造装置の基本構成図である。
【図３】本発明の実施形態の製造装置の他の例の基本構成図である。
【図４】従来の金属化フィルムコンデンサの構造断面図である。
【符号の説明】
１  誘電体フィルム
２  金属化誘電体フィルム
２ａ  金属層（電極）
３  非金属化誘電体フィルム
４  メタリコン
５  端子
６  外装ケース
７  充填樹脂
８  反応性シリコーン液
１１  フリーローラ
１２  ゴムライニングローラ
１３  塗布ローラ
１４  塗布液受皿
１５  塗布液（反応性シリコーン液）
１６  ブレード
１７  オフセットローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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